Die Karte der Sonnenstrahlung

Als ich mit HDmeteo angefangen habe, gab es erst nur die Karten für Temperatur, Luftfeuchte, Regen und Wind. Die häufigste Frage der Besucher von HDmeteo war: Und wo sehe ich, wo gerade die Sonne scheint?

irradiancia

links: die Sonnenstrahlung gestern Mittag um 13 Uhr. Eigentlich sollte die Sonne gegen Mittag mit etwa 1000 W/m² scheinen. Durch den Calima-Staub gestern zeigte das Photometer auf dem Roque de los Muchachos nur 863 W/m². Deutlich sichtbar sind die Schatten im Nordosten, die durch die Wolkendecke der Passatwinde erzeugt werden (der “Eselsbauch”, wie es auf spanisch heißt). Direkt an der Westküste halten sich auch leichte Wolken und erhellen durch Reflexion zusätzlich zur direkten Sonnenstrahlung die Landschaft. Das Photometer in Puntagorda misst daher einen höheren Wert (897 W/m²) als das auf dem Roque de los Muchachos. Ganz schwach zu sehen ist auch der Wolkenwasserfall, der sich über die Cumbre bei El Paso ins Aridanetal ergießt.

rechts: die Sonnenstrahlung gestern Abend um 18:30 Uhr. Jetzt steht die Sonne so tief dass sich ausgeprägte Schatten durch die Berge bilden. Auch dies gibt HDmeteo exakt wieder.

Die Karte “Irradiancia Solar” gibt nun mit nur 25 Minuten Verzögerung die Antwort auf diese Fragen: Wo scheint die Sonne? Wo ist es bewölkt? Wo werfen die Berge La Palmas gerade ihre Schatten?

Die Sonnenstrahlung wird in Watt je Quadratmeter (W/m²) gemessen. Bei voller Sonne, mittags im Sommer erreicht die Sonnenstrahlung etwa 1000 Watt je Quadratmeter, auf den Bergen durch die klarere Luft sogar 1080 Watt. Solarzellen können davon etwa 15%, also 150 Watt in elektrischen Strom umwandeln. Bei niedrigerem Sonnenstand sinkt der Wert, so dass morgens und abends trotz blauen Himmels geringere Werte gemessen werden, denn die Strahlungssensoren (Photometer) messen nur die Strahlung von oben auf eine horizontale Fläche und werden nicht in Richtung Sonne nachgeführt.

Die mittägliche Sonnenstrahlung von ca. 1000 W/m² wird verringert durch Wolken oder Nebel (auf etwa 150 W/m² zur Mittagszeit), durch den Sahara-Staub bei Calima (je nach Stärke auf etwa 800 W/m²) oder durch den Schattenwurf der Berge. All diese Effekte berücksichtigt die Karte von HDmeteo. Dabei wird der Mittelwert von 30 Minuten veröffentlicht, um kurze Abschattungen oder Aufhellungen durch vorbeiziehende Wolken auszugleichen.

Sie können die Karte der Sonnenstrahlung zur Planung Ihrer Ausflüge nutzen. Denken Sie daran, dass die Sonne ab ca. 250 W/m² so intensiv ist, dass Sie Ihre Haut vor der UV-Strahlung schützen müssen.

Temperatur, Luftfeuchte, Niederschlag, Wind und Sonnenstrahlung sind die grundlegenden Messwerte, um damit dann weitere Parameter wie Verdunstung, Bewässerungsempfehlungen, Risikoparameter für Blatt- oder Wurzelkrankheiten von Kulturpflanzen, das Waldbrandrisiko, aber auch Ertrag von Photovoltaik oder Windenergie berechnen zu können. Dazu später mehr.

 

Otoño

Esta noche a las 21:02 horas de Canarias comienza el otoño. El comienzo del otoño marca el momento cuando el día y la noche duran ambos 12 horas. A partir de mañana las noches durarán más que los días, si contamos el día el periodo en que el centro del sol se encuentra por encima del horizonte. Pero si medimos el tiempo en que por lo menos una parte del disco del sol queda visible por encima del horizonte, tenemos que añadir 2 minutos para el amanecer y otros 2 minutos para la puesta del sol.

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Reloj solar en la iglesia de San Francisco en Santa Cruz de La Palma. Este reloj muestra el “tiempo solar”. Cuando empieza el otoño este reloj da el amanecer a las 6 de la mañana (VI a la izquierda) y el atardecer a las 6 de la tarde (VI a la derecha). Mediodía es siempre a las 12 (XII).

Si nuestros relojes mostrarían la verdadera hora solar, el amanecer y el atardecer serían hoy a las 6 de la mañana y a las 6 de la tarde, como lo muestra el reloj solar en la iglesia principal en Santa Cruz de La Palma.

No obstante, la hora oficial de Canarias se encuentra durante del verano por lo menos 2 horas por delante de la hora solar: Por esto el amanecer se produce a las 8 de la mañana y el atardecer a las 8 de la noche, hora oficial.

Die Windkarte

Also eigentlich müsste es ja heißen: “Die Windkarten“, denn es sind in Wirklichkeit zwei Karten in einer: Die Windstärke und die Windrichtung.

Wind Interpolation Strategies

Die Berechnung der Windkarten ist erheblich aufwändiger als die der anderen Wetterkarten. Statt einer einfachen Interpolation der Messwerte (links) verwendet HDmeteo ein Rechenmodell, welches zu realistischen Windmustern führt (rechts). Das Windmodell wird von HDmeteo laufend verfeinert.

Die Windstärke, welche von HDmeteo veröffentlicht wird, gebe ich in Kilometern pro Stunde (km/h) an. Windstille oder schwache Winde werden durch Blautöne wiedergegeben, stärkerer Wind mit grünlichen Farben und starker Wind in Gelb, Rot oder Weiß.

Die Windrichtung wird an den Wetterstationen durch Pfeile angegeben, und auf der restlichen Karte durch eine weiße Schraffur. Die Pfeile zeigen dabei in die Richtung, in die der Wind weht (bei den amtlichen Wetterkarten zeigen dagegen die Windfahnen in die Richtung aus der der Wind kommt).

Die Karte ist auf Spanisch mit “Viento Medio” beschriftet, was “Mittlerer Wind” bedeutet. “Mittlerer” daher, weil HDmeteo den Mittelwert der Windgeschwindigkeit, berechnet über 10 Minuten, veröffentlicht. Erfahrungsgemäß sind die kurzfristig gemessenen Windböen etwa doppelt so schnell.

Die Windmesser sollten nach internationalen meteorologischen Standards eigentlich in 10 Metern Höhe über dem Boden aufgestellt werden, aber aus praktischen Gründen messen fast alle Wetterstationen, die ihre Werte an HDmeteo übermitteln, in nur etwa 2 Metern Höhe über dem Boden. Dort ist der Wind, je nach Beschaffenheit der Umgebung (der sogenannten Rauigkeitslänge), etwa nur halb so stark wie in 10 Metern Höhe.

10 km/h mittlere Windgeschwindigkeit in 2 m Höhe kann also durchaus 20 km/h Mittelwind in 10 m Höhe, mit Böen bis 40 km/h bedeuten. Erfahrungsgemäß veröffentlichen die Medien gerne die spektakulären Maximalwerte – beachten Sie dies bei der Interpretation der Karten, denn ab 10 km/h Mittelwind ist es bereits ziemlich windig und ab 20 km/h Mittelwind weht es heftig.

AROME wind

Vergleich der Windmodelle HARMONIE-AROME (Quelle: AEMET) und HDmeteo von heute 13 Uhr (=12 Uhr Weltzeit UTC). Beide Darstellungen lassen die Starkwindfelder im Nordwesten und Südosten erkennen. Dies ist typisch für die Passatwinde, welche am Hindernis, das die Insel darstellt, vorbei müssen. Die Auflösung von HARMONIE-AROME ist die beste bislang verfügbare: 2,5 km. Die auflandigen Winde im Aridanetal gibt nur HDmeteo korrekt wieder – dank der erheblich feineren Darstellung.

Schön kann man bei HDmeteo im Verlauf des Tages sehen, wie unter dem Einfluss der wärmenden Sonne Aufwinde die Hänge hinauf wehen (besonders gut ist dies immer von Puntagorda bis Fuencaliente auf der Westseite der Insel zu sehen), und wo es aufgrund des Trichtereffektes zu Starkwindfeldern in Garafía und Mazo/Fuencaliente kommt. Der Nordostpassat muss sich nämlich zwischen die hoch aufragenden Kanarischen Inseln hindurchzwängen und wird dabei beschleunigt, da für die gleiche Luftmenge weniger Raum zur Verfügung steht.

Bin ich Ihnen zu technisch? Oder schreibe ich zu allgemein? Möchten Sie mehr Details erfahren oder lieber das große ganze Bild? Nutzen Sie die Kommentarfunktion!

El Mapa del Viento

windpatternEl quinto mapa que HDmeteo genera cada 10 minutos nos muestra el viento. En verdad son dos mapas en uno: La velocidad del viento (km/h) y su dirección.

Colores azules indican vientos flojos, verde ya es viento notable, y amarillo hasta rojo y blanco representan vientos muy fuertes.

La dirección del viento se ve en las líneas blancas y las flechas en el mapa. Para no confundir este flujo de aire con las líneas de las carreteras, el mapa del viento es el único mapa de HDmeteo sin las carreteras visible.

La velocidad del viento se mide en kilómetros por hora (km/h). Hay otras maneras de medir la velocidad del viento, por ejemplo metros por segundo (m/s) en la ciencia, nudos (kn) en la aeronáutica, millas por hora (mph) en sensores americanos, o Beaufort (Bft) en la navegación marítima – HDmeteo se encarga de cambiar estas diferentes maneras de medir y publica siempre los km/h.

Cuando medimos el viento, nos damos cuenta que la velocidad del viento cambia de un segundo al otro. Para obtener valores más estables, las estaciones suelen calcular el promedio de 10 minutos antes de transmitir la velocidad a HDmeteo. Esto es el “viento medio”.

Las rachas del viento pueden alcanzar el doble del viento medio: Si medimos el viento medio a 10 km/h, es muy común que las rachas de viento llegan a 20 km/h. Esto se ve en el siguiente gráfico:

medio racha

Velocidad del viento medio y rachas en Puntagorda (La Capilla) entre el 21 de agosto 2017 y hoy. El viento medio es la curva abajo en azul claro. Las rachas máximas del día, representadas por la línea en azul oscuro, alcanzan fácilmente el doble del viento medio. Observamos que durante el día el viento es más fuerte que durante la noche por los vientos ascendentes por el calentamiento del terreno. (Escala en km/h, valores medidos a 2 m por encima del terreno; en 10 m de altura el viento suele ser el doble).

Los sensores que miden el viento se llaman anemómetros. Se recomienda instalar un anemómetro a una altura de 10 m por encima del terreno, según las normas de la AEMET. Pero en muchas casos, los anemómetros privados o las del Cabildo de La Palma no se encuentran en esta altura óptima, sino a unos 2 m por encima del suelo, dónde el viento es mucho menos veloz que en altura: Según la estructura del entorno, suele ser solo la mitad que el viento en 10 m.

Por esto, si vemos que HDmeteo da una velocidad media de 10 km/h en Los Llanos de Aridane a 2 m de altura, es posible que el viento medio a 10 m de altura es 20 km/h, y que los rachas ahí alcanzan 40 km/h.

 

 

 

 

 

 

Die Niederschlagskarten

Auf der Hauptseite von HDmeteo gibt es gleich zwei Karten, die den Niederschlag anzeigen. Niederschlag ist dabei sowohl Regen als auch Tau, im Winter kommt in den Bergen noch Graupel hinzu. Der Niederschlag wird in Millimetern (mm) oder Litern pro Quadratmetern (l/m²) gemessen. Das ist dasselbe, denn wenn ich einen Liter Wasser auf einem m² ausgieße, dann entsteht eine ein Millimeter dicke Wassersäule.

Tau am Morgen ist meist geringer als 0,1 l/m², so dass er meist nicht von den Regenmessern nachgewiesen wird: Die meisten Regenmesser haben nämlich eine Ansprchschwelle von 0,2 l/m². Das ist bereits genug, um erste Pfützen auf einer Terrasse entstehen zu lassen.

So sehen die Regenkarten bei HDmeteo aus (spanisch “Lluvia”):

Rain

Die 24h-Karte zeigt die Regensumme der letzten 24 Stunden an. Sie ist nützlich, um abschätzen zu können, ob die Blumen im Garten gegossen werden müssen oder nicht. Fällt weniger Regen als die Verdunstung der letzten 24h war, und gibt es im Boden keine Restfeuchtigkeit von den Regenfällen oder Wässerungen der letzten Tage, muss gegossen werden.

Die 1h-Karte (“Lluvia Actual”) zeigt, wo es gerade regnet bzw. gerade geregnet hat. Die 24h-Karte ist somit in etwa die Summe der letzten 24 Stundenkarten.

Folgende Dinge gibt es bei der Interpretation der Karten zu beachten:

Erstens: Alle Karten sind bestmögliche Schätzungen, die auf echten Messungen beruhen. Die Regenmesser übermitteln in der Regel alle 10 Minuten ihre Werte an HDmeteo. Jene des staatlichen Wetterdienstes AEMET am Flughafen und in bei Playa La Bombilla alle 60 Minuten und die restlichen der AEMET sogar nur alle 4 Stunden. HDmeteo muss also bestmöglich schätzen. Dabei verwende ich das Höhenmodell von La Palma, außerdem fließen weitere Messwerte wie die der Sonnensensoren bei der Schätzung mit ein (bei strahlender Sonne regnet es nicht). Kleinräumige Niederschlagereignisse können nicht korrekt abgebildet werden, auch wenn die feine Kartenauflösung dies suggeriert.

Zweitens: Niederschläge ab 80 l/m² in 24 Stunden oder 40 l/m² in einer Stunde sind potenziell katastrophal. Gerade bei Steilhängen oder in Barrancos kann es zu schweren Schäden für Hab und Gut, sowie Leib und Leben kommen.

Drittens: Regensensoren liefern gelegentlich falsche Messwerte: Bei katastrophalen Niederschlägen bricht häufig die Internetverbindung zusammen und Stationen mit hohen Niederschlagsmengen können ihre Messwerte nicht mehr an HDmeteo übermitteln. Es kommt auch gelegentlich vor, dass einzelne Regensensoren Niederschläge fälschlich melden, z.B. bei Bedienfehlern oder Erschütterungen. Ein kritischer Blick auf die Karte entlarvt sowas meist schnell. Und im Winter kommt es bei der Station auf dem Pico de las Nieves häufig vor, dass Schnee und Graupel erst tauen müssen, ehe der Regenmesser diese Niederschläge erfassen kann.

Viertens: In einigen Regionen der Insel fehlen Regenmesser. Besonders in der Caldera de Taburiente gibt es zur Zeit keinen einzigen automatischen Sensor. Und auch im Hohen Norden in der Gegend von Franceses oder Gallegos fehlen Stationen. In diesen Regionen versucht das Rechenmodell von HDmeteo sein bestes – aber die Unsicherheit ist hier sehr groß. Denken Sie bitte daran: Wanderungen in der Caldera de Taburiente bei Gewitterregen sind lebensgefährlich.

Haben Sie einen automatischen Regenmesser und würden gerne dessen Daten an HDmeteo senden? Nutzen Sie die Kommentarfunktion!

 

 

 

Los Mapas de las Precipitaciones

Precipitaciones son acumulaciones de agua en la superficie de la tierra por causa del tiempo. En su gran mayoría son lluvias. En invierno también hay nieve en la montaña, y en noches muy húmedos se suma el rocío de la mañana a las precipitaciones.

Las precipitaciones se miden en milímetros (mm) o litros por metro cuadrado (l/m²), que significa lo mismo: si vertemos un litro de agua en una superficie de 1 m por 1 m, se acumula una capa de 1 mm de agua. Los instrumentos que miden las precipitaciones se llamas “pluviómetros”, y en su mayoría necesitan por lo menos 0,2 l/m² de agua acumulada para detectar precipitaciones. Por esto normalmente no se puede detectar bien el rocío de la mañana, que en pocas casos supera los 0,1 l/m², y tampoco se detectan lluvias muy débiles. Como regla de dedo se puede decir que 0,2 l/m² ya es suficiente para mojar bien la tierra para que se forman  pequeños charquitos en una terraza.

Rain

Mapas de lluvias del 11 de septiembre de 2017 a las 19:30 horas local (=18:30 hora tiempo universal UTC): un mapa muestra la lluvia de la última hora, y otro mapa de las últimas 24 horas.

HDmeteo publica de momento dos mapas dónde se ven las precipitaciones: “Suma Lluvia 24h” y “Lluvia Actual 1h”. La suma de 24h es la lluvia acumulada en los 24 horas anteriores y nos permite determinar si tenemos que regar nuestras plantas o no. El otro mapa “Lluvia Actual 1h” nos da una idea dónde se producen lluvias actualmente, o por lo menos en la última hora.

Calcular estos mapas no es nada fácil, por que HDmeteo tiene que estimar las lluvias en lugares dónde no hay un pluviómetro cercano. Para complicar las cosas, en muchas ocasiones los pluviómetros entregan sus mediciones a HDmeteo con retraso. Los mapas de lluvias de HDmeteo muestran la mejor estimación posible, aplicando un modelo de la orografía de la isla, y usando también otros sensores como las de irradiancia solar: dónde brilla el sol no suele llover.

En islas montañosas se pueden producir lluvias torrenciales que ocasionan grandes daños económicos. Si llueve más que 80 l/m² en 24h o más que 40 l/m² en una hora, es casi cierto que hay que lamentar daños.

 

 

 

 

 

 

Die Relative Luftfeuchte

Die zweite Wetterkarte von HDmeteo zeigt die relative Luftfeuchte (spanisch: “Humedad Relativa”). Doch was bedeutet sie genau? Die Luft ist ein Gemisch aus verschiedenen Gasen: Überwiegend besteht sie aus 78% Stickstoff, den nur einige Knöllchenbakterien zu Dünger verwandeln können. Für den Rest der Lebewesen ist Stickstoff nicht direkt verwertbar. Nahezu der ganze Rest der Luft, 21%, besteht aus Sauerstoff. Er wird für alle Verbrennungsvorgänge, inklusive der Verwertung unserer Nahrung zu Energie, benötigt. Nur 1% der Luft ist das reaktionsträge Edelgas Argon, und winzige 0,04% bestehen aus Kohlendioxid, welches die Pflanzen zur Atmung benötigen.

haar-hygrometer

Das ist ein Hygrometer, welches zur Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit verwendet wird. Dieses Hygrometer enthält ein Haar einer blonden Frau, welches je nach Feuchtigkeit länger oder kürzer wird (kein Witz!). In den Wetterstationen übernimmt diese Messung ein elektrischer Widerstand oder Kondensator, der seine Kapazität je nach Wasseraufnahme ändert (Bild: Wikipedia)

Außer diesen Gasen kann Luft auch noch Wasser aufnehmen. Wasser kommt bekanntlich in drei Formen vor: als Eis, als Flüssigkeit der als unsichtbarer Wasserdampf – abhängig vom Luftdruck und der Temperatur. Bei 100 °C wiegt 1 m³ (1000 Liter) Wasserdampf 590 Gramm (g). Unterhalb von 100 °C ist Wasser zwar normalerweise flüssig, ein kleiner Teil kann aber dennoch als unsichtbarer Dampf von der Luft aufgenommen werden. Bei 30 °C bis zu 30 g je m³ Luft, bei 20 °C noch 17 g, und bei 10 °C nur noch 9 g Wasserdampf je Kubikmeter Luft. Der Wassergehalt der Luft in Gramm je Kubikmeter ist die “absolute Luftfeuchtigkeit”.

Temperatur  Wasserdampf    Rel. Luftfeuchte
 10 °C      0 -   9 g/m³   0 - 100 %
 20 °C      0 -  17 g/m³   0 - 100 %
 30 °C      0 -  30 g/m³   0 - 100 %
100 °C      0 - 590 g/m³   0 - 100 %

Das Vermögen der Luft, Wasserdampf aufzunehmen, ändert sich also mit der Temperatur: Kalte Luft kann nur wenig Wasser aufnehmen, warme Luft erheblich mehr. Sobald die Kapazität der Luft erschöpft ist, weiteren Wasserdampf lösen, bilden sich Nebel, Wolken oder Tau. Alle Oberflächen werden feucht, auch die zum Trocknen im Garten aufgehängte Wäsche. Wir sagen dann, die “Relative Luftfeuchtigkeit” sei 100%. Trockenere Luft hat eine relative Luftfeuchtigkeit von unter 100%.

Welche praktischen Auswirkungen hat die relative Luftfeuchtigkeit? Bei 100% bildet sich Nebel, alle Oberflächen sind feucht. Bei über 85% fühlt sich alles klamm an, auch die Wäsche auf der Leine. Nebel ist dann nah, und die Wolken hängen tief. Unterhalb von 55% ist die Luft trocken: Wäsche trocknet schnell, und wahrscheinlich nähert sich der Calima-Wind.

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Sehr feuchte Luft, von oben gesehen: Das Wolkenmeer. (Bild: Wikipedia)

Die Farben der Wetterkarte habe ich bewusst so gewählt: nebelweiße Bereiche zeigen Regionen mit einer Luftfeuchte von oberhalb von 85%, und gelbtrockene Farben unterhalb 55% weisen auf Calima hin.

An den Küsten der Kanarischen Inseln beträgt die relative Luftfeuchtigkeit um die 65%. Bei 20 °C Außentemperatur entspricht das 65% x 17 g = 11 g Wasserdampf je Kubikmeter Luft. Kommen wir in höhere Lagen, sinkt die Temperatur zunächst ab, sagen wir mit etwa 1 °C je 100 Höhenmeher. Auf 1000 m Höhe ist es dann vielleicht 10 °C. Die Kapazität der Luft hier, Wasserdampf aufzunehmen, beträgt nur noch 9 g pro m³. Das ist bereits geringer als der Wassergehalt der Luft an der Küste. Daher bilden sich hier Wolken. Allgemein kann man sagen, zwischen der Küste und der ersten Wolkenschicht nimmt die relative Luftfeuchtigkeit von ca. 65% bis ca. 100% zu. Oberhalb der ersten Wolkenschicht befindet sich in den Kanarischen Inseln fast immer eine Schicht extrem trockener Luft (warum das so ist, darauf gehe ich später ein).

humedad

Das kann man gut in der Wetterkarte von gestern sehen:

Am Flughafen herrschten 74% relative Luftfeuchtigkeit, und in den höheren Lagen nahm die Luftfeuchte stetig zu, bis sie 100% in Barlovento oder dem Samagallo-Berg erreichte. Aber in noch größeren Höhen im Inselinnern nahm die Luftfeuchte dramatisch ab. Normalerweise passiert dies in etwa 1700 m Höhe, aber am Freitag waren bereits El Paso oder Tijarafe oberhalb 800 m bereits über den Wolken: Calima!

Aufgrund der Nordostwinde, dem Passat, ist es die Regel, dass auf der Ostseite die Feuchtigkeit von den Küsten in höhere Lagen getrieben wird. Andersherum im Westen: der Wind drückt die sehr trockene Luft von den Bergen ins Tiefland. Der Westen der Insel ist daher in der Regel auf gleicher Höhe wesentlich trockener als der Osten.

HDmeteo berücksichtigt dies bei seiner Wetterkarte der Luftfeuchte: Für jede Himmelsrichtung La Palmas verwende ich ein eigenes Höhenmodell. Die Karte hat wie üblich eine extrem hohe Auflösung von nur 1 Hektar je Pixel.

Haben Sie eine Frage, oder eine Beobachtung? Möchten Sie eine Wetterstation aufstellen? Nutzen Sie die Kommentarfunktion “Deja un comentario”!